Telephony - Chapter 6: Digital Trunk

Telephony Telephony

Nguyễn Duy Nhật Viễn

Chapter 6 Chapter 6

Digital Trunk

KhKhááii niniệệmm

(cid:1) Trung kế là các tuyến truyền dẫn giữa các tổng ñài

(cid:1) Từ năm 1960, các trung kế tương tự ñã ñược sử dụng ñể nối giữa các tổng ñài. Các trung kế này dựa trên cơ sở mạch vòng thuê bao.

(cid:1) Trung kế tương tự bao gồm hai dây tip (T) và ring

PSTN.

(R) mang tín hiệu thoại cân bằng hai hướng. (cid:1) Nhu cầu gọi tăng, yêu cầu tăng các tuyến và

(cid:1) Giải pháp: Ghép kênh.

Page 3

khoảng cách các trung kế.

KhKhááii niniệệmm

(cid:1) FDM:

(cid:1) Các kênh thoại ñược truyền trên dải tần khác

(cid:1) Sử dung cặp dây cho hướng ñi và hai dây cho

nhau với băng thông 4kHz.

(cid:1) TDM:

(cid:1) Các kênh thoại ñược truyền trong các khoảng thời

hướng về với 12 kênh cho mỗi hướng.

(cid:1) Tín hiệu số. (cid:1) Số kênh lớn, khả năng truyền dẫn xa.

Page 4

gian khác nhau (khe thời gian).

KiKiếếnn trtrúúcc TDMTDM

(cid:1) Kiến trúc TDM Bắc Mỹ

Số hiệu Số kênh thoại Tốc ñộ bits (Mbps)

1.544 24 DS1

3.152 48(2xDS1) DS1C

6.312 96(4xDS1) DS2

672(28xDS1) 44.736 DS3

Page 5

4032(168xDS1) 274.176 DS4

KiKiếếnn trtrúúcc TDMTDM

(cid:1) Kiến trúc TDM Châu Âu

Số hiệu Số kênh thoại Tốc ñộ bits (Mbps)

E1 30 2.048

E2 120(4xE1) 8.448

E3 480(16xE1) 34.368

E4 1920(64xE1) 139.264

Page 6

E5 7860(256xE1) 565.148

KiKiếếnn trtrúúcc TDMTDM

(cid:1) Kiến trúc SONET/SDH SONET (Bắc Mỹ)

SONET/SDH

SDH (ITU-T)

Tín hiệu quang

Tín hiệu ñiện

Tốc ñộ bit (Mbps)

STS-1

51.84

---

OC-1

STS-3

155.52

STM-1

OC-3

STS-12

622.08

STM-4

OC-12

STS-24

1244.16

STM-8

OC-24

STS-48

2488.32

STM-16

OC-48

STS-96

OC-96

4976.64

STS-32

Page 7

STS-192

OC-192

9953.28

STM-64

GiaoGiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

Hai dây

Thoại số hóa

ðến tổng ñài khác

Báo hiệu

Chuyển mạch số

Giao tiếp trung kế số

Trung kế số (4dây)

Thoại số hóa

Từ tổng ñài khác

Báo hiệu

Xử lý cuộc gọi

Page 8

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

Từ Tổng ñài khác

...

ðến Chuyển mạch số

Kết cuối thu

Giải mã ñường dây

ðệm ñồng bộ khung

Chuyển mạch bảo vệ TX

Tách báo hiệu (CAS, hoặc CCS)

Chuyển ñổi nối tiếp/ song song

ðịnh thời ghi

ðịnh thời ñọc

ðồng hồ Tổng ñài

DLTU

Tách ñịnh thời

Tách ñồng bộ khung

D D F

Thu/phát báo hiệu (CAS hoặc CCS)

ðến Tổng ñài khác

... Từ Chuyển mạch số

Kết cuối phát

Mã hóa ñường dây

Chuyển mạch bảo vệ RX

Chèn báo hiệu (CAS, hoặc CCS)

Chuyển ñổi song song/ nối tiếp

Page 9

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

(cid:1) Mã hóa/Giải mã ñường dây

(cid:1) Chuyển ñổi tín hiệu từ nhị phân sang ñường dây

(cid:1) Hệ thống cáp ñồng thường dùng các mã ñường

và ngược lại.

(cid:1) Hệ thống sợi quang thường dùng mã 4B5B. (cid:1) Hệ thống chuyển mạch số dùng tín hiệu PCM (cid:1) (cid:2) Chuyển ñổi qua lại. (cid:1) Thực hiện giải mã ñường dây yêu cầu ñồng hồ bit

dây như HDB3, 4B3T, B8ZS hoặc AMI

Page 10

từ mạch Tách ñịnh thời.

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

(cid:1) AMI:

1 0 0

0 0 0 0

0 0 1 1

(cid:3) Các bit 0: không truyền tín hiệu. (cid:3) Các bit 1: truyền xung với cực tính

Binary

thay ñổi

AMI

(cid:1) B8ZS: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 8 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 2 bit phạm luật <000VB0VB>. (cid:1) HDB3: tín hiệu số là tín hiệu

B8ZS

AMI nhưng cứ 4 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 1 bit phạm luật.

HDB3

(cid:1) Trong ñó: B là bit 1.

Page 11

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

(cid:1) ðồng bộ khung

(cid:1) Phát hiện khung phân tích thông tin trong tín hiệu số từ giải mã

ñường dây ñể tìm ñiểm bắt ñầu khung: TS0.

(cid:1) Cần thiết ñể khôi phục chính xác dữ liệu thoại và dữ liệu số trong

các khe thời gian mỗi khung.

(cid:1) Bộ ñệm ñược sử dụng ñể ñồng bộ cho các ñường dây khác

nhau. (cid:1) Luồng PCM ñược ghi vào bộ ñệm với tốc ñộ xác ñịnh từ bộ tách ñịnh

thời và ñồng bộ khung.

(cid:1) Nội dung trong bộ ñệm ñược ñọc ra ñồng bộ bởi ñồng hồ tổng ñài ñể

ñưa ñến Chuyển mạch ñược ñồng bộ giữa các ñường.

(cid:1) Không cần thiết theo hướng phát vì việc ñịnh thời và ñồng bộ cho tất cả hướng này ñược thực hiện trực tiếp bởi chính tổng ñài.

Page 12

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

ðệm ñồng bộ khung

Khung

ðịnh thời ghi

ðệm ñồng bộ khung

Khung

ðịnh thời ghi

ðệm ñồng bộ khung

Khung

ðịnh thời ghi

ðệm ñồng bộ khung

Khung

ðịnh thời ghi

ðịnh thời Tổng ñài

Page 13

ðịnh thời ñọc

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

(cid:1) Chuyển ñổi nối tiếp/song song

(cid:1) Yêu cầu vì Chuyển mạch số hoạt ñộng với 8 bits song

song.

(cid:1) Chuyển mạch bảo vệ

(cid:1) Tùy thuộc theo hệ thống có yêu cầu hay không, họat ñộng

trên hai mặt phẳng song song của Chuyển mạch số.

(cid:1) Chuyển mạch bảo vệ cho hướng thu

(cid:1) Giám sát mã kiểm tra trên các ñường dẫn (cid:1) Xác ñịnh và chuyển mạch giữa các ñường dẫn (cid:1) Chuyển ñổi Cảnh báo trên hai mặt phẳng chuyển mạch

(cid:1) Chuyển mạch bảo vệ cho hướng phát

(cid:1) Tạo mã kiểm tra (cid:1) Chia tín hiệu phát thành hai dòng bit ñộc lập

Page 14

SơSơ ññồồ khkhốốii chchứứcc năngnăng

(cid:1) Tách/ghép báo hiệu

(cid:1) Tùy thuộc hệ thống PCM (32, 24). (cid:1) Tùy thuộc hệ thống báo iệu (CAS, CCS). (cid:1) Tách/ghép thông tin báo hiệu trong khe thời gian thích hợp (TS16) ñưa ñến bộ thu phát báo hiệu (CAS, CCS) ñược ñịnh tuyến qua Chuyển mạch số.

(cid:1) Kết cuối thu/phát

(cid:1) Chuyển ñổi tín hiệu phù hợp với ñầu cuối ña dạng của

trung kế.

(cid:1) Chuẩn thông dụng: G703.

Page 15

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Nguyên lý hoạt ñộng của bộ thu (cid:1) Mạch khôi phục dữ liệu và ñồng hồ

(cid:1) Nhận tín hiệu số nối tiếp có nhiễu từ ñường trung kế. (cid:1) Khôi phục ñồng hồ bit từ tín hiệu nhận ñược. (cid:1) ðồng hồ bit là xung vuông có tần số tương ứng tốc ñộ

bit.

(cid:1) ðồng bộ hoạt ñộng của mạch Phát hiện ðồng bộ và

Cảnh báo và bộ Chuyển ñổi khe thời gian1.

(cid:1) Tạo tín hiệu số nối tiếp “sạch” từ tín hiệu số nhiễu

nhận ñược ở ngõ ra.

Page 16

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

1 1 0

1 0 1 0

0 1

(cid:1) Sườn lên của ñồng hồ bit ñược khôi phục ñược xếp giữa xung của tín hiệu số nhiễu nhận ñược.

(cid:1) Chú ý: Mạch khôi phục dữ

liệu/ñồng hồ phát hiện có tín hiệu nhận ñược từ trung kế hay không.

(cid:1) Khi tín hiệu số nối tiếp có biên ñộ ñủ lớn thì tín hiệu mất tín hiệu LOS (loss-of-signal) ở mức 0.

Page 17

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Mạch giải mã ñường dây

(cid:1) Tín hiệu trên trung kế ñược mã hóa ñường dây ñể tối thiểu hóa chuyển dịch tín hiệu, thường ở dạng B8ZS (DS1) hoặc HDB3 (E1) hiệu chỉnh từ AMI.

(cid:1) AMI:

(cid:3) Các bit 0: không truyền tín hiệu. (cid:3) Các bit 1: truyền xung với cực tính thay ñổi

(cid:1) B8ZS: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 8 bits 0 liên tục

ñược thay bằng chuỗi xung chứa 2 bit phạm luật <000VB0VB>.

(cid:1) HDB3: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 4 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 1 bit phạm luật.

(cid:1) Trong ñó: B là bit 1.

Page 18

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Mạch giải mã ñường dây:

(cid:1) Nhận tín hiệu sau Khôi phục

1 0 0

0 0 0 0

0 0 1 1

dữ liệu và ñồng hồ

Binary

(cid:1) Chuyển ñổi thành dạng NRZ (cid:1) Gởi tín hiệu ñến mạch Phát

AMI

hiện ñồng bộ và cảnh báo và Chuyển ñổi khe thời gian 1.

B8ZS

HDB3

Page 19

THU

Dữ liệu ñược khôi phục

Dây nhận

TX2

IRX

ðến Chuyển mạch số

Giải mã ñường dây (Line Decoder)

Từ tổng ñài khác

Recov. MF Sync.

Khôi phục ñồng hồ và dữ liệu

LOS

Phát hiện ñồng bộ khung và cảnh báo

Recov. TS Clock

Chuyển ñổi khe thời gian (Time Slot Interchanger) 1

DORX

LFA

ðến Xử lý cuộc gọi (qua chuyển mạch số)

Tốc ñộ bit ñược khôi phục

Bit Clock

AIS

RAI

Frame Sync.

PHÁT

Dây phát

ITX

RX2

Từ Chuyển mạch số

Bit Clock

ðến tổng ñài khác

Frame Sync.

Mạch Báo hiệu và ðồng bộ

Mã hóa ñường dây (Line Coder)

Chuyển ñổi khe thời gian (Time Slot Interchanger) 2

DOTX

Từ Xử lý cuộc gọi (qua chuyển mạch số)

TX Bit Clock

AIS: Alarm Indication Signal RAI: Remote Alarm Indicator

TX Frame Sync.

Page 20

TX MF Sync.

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Mạch Phát hiện khung và cảnh báo

(cid:1) Phát hiện khung phân tích thông tin trong tín hiệu số từ giải mã ñường dây ñể tìm ñiểm bắt ñầu khung: ðồng bộ khung.

(cid:1) ðồng bộ khung cần thiết ñể khôi phục chính xác dữ liệu thoại và dữ liệu số trong các khe thời gian mỗi khung.

(cid:1) Ngõ ra Recovered Frame Sync. Cho 1 xung vuông với thời gian tồn tại xung là thời gian 1 TS khi nhận ñược ñồng bộ khung.

(cid:1) ðồng thời, LFA=0 (Loss-Of-Alignment). (cid:1) Recovered TS Clock: xung vuông với chu kỳ 1 TS. (cid:1) Recovered MF Sync.: xung vuông bắt ñầu ña khung với

thời gian 1 khung (125µs).

Page 21

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Phát hiện cảnh báo:

(cid:1) Phân tích thông tin từ Giải mã ñường dây ñể xác ñịnh tín hiệu

cảnh báo từ xa.

(cid:1) Khi phát hiện ñược, AIS hoặc RAI =‘1’.

Page 22

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Chuyển ñổi khe thời gian 1 (TSI1)

(cid:1) Chuyển tín hiệu số hóa trong khe thời gian từ tín hiệu nhận ñược bởi Khôi phục dữ liệu sang khe thời gian thích hợp ñưa ñến Chuyển mạch số.

(cid:1) Mục ñích:

(cid:1) Chuyển ñổi khe thời gian trước khi ñưa vào chuyển mạch

phân chia không gian.

(cid:1) Giảm khả năng nghẽn vì không tìm thấy ñường dẫn. (cid:1) Tách các thông tin báo hiệu từ khe thời gian TS16 hoặc

TS24 ñưa ñến Xử lý cuộc gọi qua DORX.

Page 23

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

Page 24

VVíí ddụụ mmộộtt giaogiao titiếếpp trung

trung kkếế ssốố

(cid:1) Chuyển ñổi khe thời gian 2 (TSI2)

(cid:1) Chuyển tín hiệu số hóa trong khe thời gian từ Chuyển mạch số qua RX2 sang khe thời gian thích hợp trên trung kế. (cid:1) Mạch ðồng bộ và Báo hiệu

(cid:1) Chèn thông tin ñồng bộ và báo hiệu vào dòng tín

(cid:1) Chuyển ñổi tín hiệu nhị phân sang tín hiệu ñường

hiệu từ TSI2. (cid:1) Mã hóa ñường dây

Page 25

dây như HDB3 hoặc B8ZS.